關(guān)于沉積物重金屬污染源的鉛同位素示蹤研究

朱忠軍

摘 要：從以往國內(nèi)外環(huán)境污染的研究情況來看，在研究過程中所注重的更多的是污染程度這一方面的內(nèi)容，對(duì)于污染來源的研究并不是重視。近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的加快，信息技術(shù)水平的提高，對(duì)于城市生態(tài)環(huán)境的建設(shè)也越來越重視和關(guān)注。下面筆者就沉積物金屬污染源的鉛同位素示蹤進(jìn)行研究和分析。

關(guān)鍵詞：沉積物 重金屬 污染源 鉛同位素 示蹤

中圖分類號(hào)：X5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）02（a）-0017-02

從近幾年來，國內(nèi)外沉積物重金屬污染源的研究情況與結(jié)果來看，通過鉛同位素構(gòu)成以及其特征的研究和分析，在重金屬遷移行為與軌跡上，又有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也證明了在沉積物重金屬污染來源的判別上鉛同位素示蹤技術(shù)所具有的作用，借助于該技術(shù)的應(yīng)用，不僅能夠有效彌補(bǔ)研究中所存在的不足，同時(shí)還可為生態(tài)環(huán)境的建設(shè)提供更為合理且有效的途徑。下面文章就鉛同位素示蹤原理與有關(guān)數(shù)據(jù)處理方式進(jìn)行研究和分析，在此基礎(chǔ)上，就沉積物重金屬污染源的鉛同位素示蹤進(jìn)行總結(jié)，基于之前在研究工作中所存缺陷和問題的分析，并指出了以后沉積物重金屬污染源研究的重點(diǎn)。

1 鉛同位素示蹤的概述

1.1 原理

在以往的研究中，針對(duì)沉積物重金屬污染源的來源，研究人員已分別從同位素地球化學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、元素特征所存形式、微量元素自身的比值、元素組合以及物理化學(xué)參數(shù)等角度實(shí)施了更為深入的分析以及研究，而這些方法也在各時(shí)期發(fā)揮了非常重要的功能。但是總的來講，在沉積物重金屬污染源的研究中，最為有效的一種方式應(yīng)該為同位素示蹤技術(shù)，特別是穩(wěn)定的同位素示蹤。由于在傳統(tǒng)污染源的分析中，在采樣、分析以及提取污染物中某些化學(xué)構(gòu)成物質(zhì)時(shí)，容易出現(xiàn)降解使得分析結(jié)果出現(xiàn)誤差，因此，為使這種誤差能夠得到有效地消除，各研究人員也加大了解析方式的研究，研究出了一種新的研究方式，即同位素示蹤技術(shù)，這種技術(shù)自身不具備放射性，不僅不會(huì)出現(xiàn)二次污染，同時(shí)還可對(duì)污染物質(zhì)的轉(zhuǎn)化、生成以及遷移等過程實(shí)施有效地跟蹤，克服以往所存的各種缺陷，使分析結(jié)果更為可靠與穩(wěn)定，其中在眾多的同位素中，又以Pb同位素示蹤表現(xiàn)最為突出，且這種示蹤技術(shù)目前在沉積物重金屬污染源的研究中已獲得較為廣泛地應(yīng)用。

在自然界中，比較常見的同位素主要為四種，即204Pb、206Pb、207Pb以及208Pb，在這四種同位素中，后面三個(gè)分別為238U、235U以及232Th的衰變產(chǎn)物，其豐度會(huì)因時(shí)間的增長而逐步增加。而在204Pb的研究過程中，研究至今依舊未發(fā)現(xiàn)其存在放射性母體，對(duì)此從某種程度上來講，204Pb豐度一直處于不變的狀態(tài)。

來源不同的這些鉛同位素，其構(gòu)成也會(huì)存在一定的差異，而要想準(zhǔn)確判定這些鉛污染源，可通過鉛上述這四種同位素比率的測(cè)定，獲得相應(yīng)的信息，借助于信息的分析與研究，來進(jìn)行綜合判定。在多源污染的示蹤上，相對(duì)于其他研究方法而言，鉛同位素所存優(yōu)勢(shì)較為明顯，在其和重金屬進(jìn)行遷移時(shí)，其物理化學(xué)方面的條件所產(chǎn)生的變化并沒有有關(guān)聯(lián)，再加上鉛同位素自身豐度也比較高，且同位素的比值也較為穩(wěn)定，因此在研究過程中，有利于測(cè)定，同時(shí)受地質(zhì)化學(xué)方面的影響也相對(duì)比較小。通過鉛同位素自身所具指紋特征的利用，在研究過程中，只需將研究對(duì)象以及各可能源區(qū)鉛同位素的構(gòu)成等測(cè)定出來，就能將污染源正確地判斷出來，以此為重金屬污染治理工作提供更為有效且合理的參考依據(jù)。

1.2 數(shù)據(jù)處理的方式

在以往鉛同位素示蹤的研究中，所采用的比值主要為206Pb/207Pb，該比值在工業(yè)排放以及汽車尾氣這兩種鉛源的判別上較為困難，且易出現(xiàn)誤差。近年來，隨著信息技術(shù)水平的研究，研究的不斷深入，所用比值也得到了相應(yīng)的增加，如206Pb/207Pb、206Pb/204Pb、208Pb/204Pb以及207Pb/204Pb，借助于這些比值來實(shí)施綜合的探究，通過圖形的方式來描述并分析所測(cè)沉積物中鉛同位素的相關(guān)數(shù)據(jù)。除此之外，還可借助于一個(gè)較為簡單的同位素混合模型的利用，計(jì)算所測(cè)對(duì)象中過量鉛同位素的比值，在給定的區(qū)域范圍內(nèi)來尋找關(guān)于鉛污染源方面的線索。

近幾年，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的不斷加快，通過大量的研究與實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，借助于鉛同位素示蹤不僅能夠?qū)Τ练e物重金屬污染源進(jìn)行有效地判定，同時(shí)還可定量估算沉積物中這些不同來源重金屬的比例，從以往的定性研究轉(zhuǎn)變成為了定量表達(dá)。其中在估算與分析人為方面的重金屬污染源在沉積物中所占比例時(shí)，可借助于Pb同位素比值的應(yīng)用來實(shí)施，采取這種方式的主要原因就在于沉積物中的自然原來源Pb與人為來源Pb之間存在著一種平衡關(guān)系，即，在該公式中，Pbm、Pbanth以及Pbgeo分別為混合鉛、人為來源鉛以及地質(zhì)來源鉛，通過該公式的運(yùn)用，就可對(duì)沉積物中人為源重金屬鉛比例進(jìn)行有效地計(jì)算。

2 沉積物重金屬污染源鉛同位素示蹤的分析

由于沉積物自身所有的這些鉛同位素，其構(gòu)成存在很大的差別，不管是橫向分布，還是縱向分布，所存差異都比較明顯，再加上重金屬污染源較為復(fù)雜且存在二次污染，因此關(guān)于沉積物重金屬污染源中鉛同位素示蹤的研究，我國起步相對(duì)比較晚。目前在沉積物重金屬污染源鉛同位素示蹤的研究上，主要包括以下三個(gè)方面的內(nèi)容，即污染通量、污染源以及人為源比例，下面筆者就這三種示蹤進(jìn)行詳細(xì)地闡述。

第一，污染通量。在環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中，污染通量為一個(gè)不可獲取的重要指標(biāo)。借助于同位素示蹤技術(shù)的應(yīng)用，將同位素定年以及污染歷史等有機(jī)結(jié)合，就可較為容易地監(jiān)測(cè)各污染源污染通量。從近幾年關(guān)于污染通量的監(jiān)測(cè)結(jié)果來看，沉積物重金屬中鉛污染和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、含鉛汽油的應(yīng)用歷史有著很大的關(guān)系。

第二，污染源。借助于鉛的總濃度與同位素比值的運(yùn)用，不僅能夠?qū)ξ廴境潭纫约拔廴痉秶M(jìn)行有效地鑒別，同時(shí)還可對(duì)污染方式以及途徑等進(jìn)行有效示蹤。就目前就國內(nèi)外關(guān)于沉積物重金屬污染源的鉛同位素研究情況來看，國外在這方面的研究所涉及到的更多的是湖泊，比如Blais就湖泊底部沉積物鉛同位素構(gòu)成實(shí)施了測(cè)定，從研究的結(jié)果來看，相對(duì)于美國工業(yè)所排物鉛同位素所占比例而言，加拿大工業(yè)所排物鉛同位素所占比例要低很多。又如尚英男等學(xué)者借助于鉛同位素的應(yīng)用，對(duì)成都主要河流的表層沉積物鉛同位地球化學(xué)等進(jìn)行了研究，從研究的結(jié)果來看，成都市燃油端元以及燃煤端元物質(zhì)中鉛同位素構(gòu)成總特征為放射成因鉛高，其中燃煤明顯比燃油高，其污染物質(zhì)鉛主要來源于成都東郊熱電廠燃煤污染。通過這些研究結(jié)果來看，由于污染環(huán)境的這些物質(zhì)和其來源區(qū)污染物質(zhì)鉛同位素構(gòu)成大致一樣，因此，通過鉛同位素來進(jìn)行污染源的研究和分析，所獲結(jié)果較為理想。

第三，人為源比例。盡管近幾年關(guān)于沉積物鉛同位素示蹤發(fā)展比較迅速，但是從定量上來進(jìn)行人為源與自然原之間比例的厘定，其起步相對(duì)比較晚，且研究也比較少。就當(dāng)前現(xiàn)有的研究資料與結(jié)果來看，在河道沉積物中人為來源鉛所占比例非常大。

通過上述內(nèi)容的分析可知，就目前我國沉積物重金屬污染源鉛同位素示蹤的研究情況來看，盡管已獲得較為寶貴的研究經(jīng)驗(yàn)與科學(xué)的研究結(jié)果，但是在某些方面仍舊存在著一些問題與不足，即在研究過程中過分依賴樣品統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果，在實(shí)際研究中，定量主量元素的判定較為困難，再加上主量元素因時(shí)間的變化會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，而同位素的比率卻保持不變，因此很容易使結(jié)果出現(xiàn)偏移。針對(duì)這些問題，筆者認(rèn)為在今后研究的過程中，必須要加強(qiáng)我國鉛污染現(xiàn)狀與歷史的總結(jié)，同時(shí)還要充分利用各種示蹤技術(shù)，綜合應(yīng)用不同來源解析法，加強(qiáng)國家之間的合作，以此為沉積物重金屬污染源的研究和分析提供更為合理且科學(xué)的渠道以及方法。

參考文獻(xiàn)

[1] 余偉河，于瑞蓮，胡恭任，等.鉛鋅鎘同位素在土壤和沉積物重金屬污染溯源研究中的應(yīng)用進(jìn)展[J].有色金屬，2012（4）：57-62.

[2] 徐林波，高勤峰，董雙林，等.靖海灣重金屬污染及鉛穩(wěn)定同位素溯源研究[J].環(huán)境科學(xué)，2013，34（2）：476-483.

[3] 肖敏.沉積物重金屬污染源的鉛同位素示蹤研究[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2011，23（23）：322-323.

[4] 彭渤，唐曉燕，余昌訓(xùn)，等.湘江入湖河段沉積物重金屬污染及其Pb同位素地球化學(xué)示蹤[J].地質(zhì)學(xué)報(bào)，2011，85（2）：282-299.

[5] 楊紅梅，段桂玲，童喜潤，等.荊州市郊主要農(nóng)產(chǎn)品中鉛來源的同位素示蹤研究[J].地球化學(xué)，2012，41（6）：576-584.

[6] 林文芳，張凡，王德利，等.利用鉛同位素比值示蹤中國近海沉積物鉛人為污染及自然來源[C]//2012年全國同位素地質(zhì)新技術(shù)新方法與應(yīng)用學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集.2012：35-35.

摘 要：從以往國內(nèi)外環(huán)境污染的研究情況來看，在研究過程中所注重的更多的是污染程度這一方面的內(nèi)容，對(duì)于污染來源的研究并不是重視。近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的加快，信息技術(shù)水平的提高，對(duì)于城市生態(tài)環(huán)境的建設(shè)也越來越重視和關(guān)注。下面筆者就沉積物金屬污染源的鉛同位素示蹤進(jìn)行研究和分析。

關(guān)鍵詞：沉積物 重金屬 污染源 鉛同位素 示蹤

中圖分類號(hào)：X5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）02（a）-0017-02

從近幾年來，國內(nèi)外沉積物重金屬污染源的研究情況與結(jié)果來看，通過鉛同位素構(gòu)成以及其特征的研究和分析，在重金屬遷移行為與軌跡上，又有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也證明了在沉積物重金屬污染來源的判別上鉛同位素示蹤技術(shù)所具有的作用，借助于該技術(shù)的應(yīng)用，不僅能夠有效彌補(bǔ)研究中所存在的不足，同時(shí)還可為生態(tài)環(huán)境的建設(shè)提供更為合理且有效的途徑。下面文章就鉛同位素示蹤原理與有關(guān)數(shù)據(jù)處理方式進(jìn)行研究和分析，在此基礎(chǔ)上，就沉積物重金屬污染源的鉛同位素示蹤進(jìn)行總結(jié)，基于之前在研究工作中所存缺陷和問題的分析，并指出了以后沉積物重金屬污染源研究的重點(diǎn)。

1 鉛同位素示蹤的概述

1.1 原理

在以往的研究中，針對(duì)沉積物重金屬污染源的來源，研究人員已分別從同位素地球化學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、元素特征所存形式、微量元素自身的比值、元素組合以及物理化學(xué)參數(shù)等角度實(shí)施了更為深入的分析以及研究，而這些方法也在各時(shí)期發(fā)揮了非常重要的功能。但是總的來講，在沉積物重金屬污染源的研究中，最為有效的一種方式應(yīng)該為同位素示蹤技術(shù)，特別是穩(wěn)定的同位素示蹤。由于在傳統(tǒng)污染源的分析中，在采樣、分析以及提取污染物中某些化學(xué)構(gòu)成物質(zhì)時(shí)，容易出現(xiàn)降解使得分析結(jié)果出現(xiàn)誤差，因此，為使這種誤差能夠得到有效地消除，各研究人員也加大了解析方式的研究，研究出了一種新的研究方式，即同位素示蹤技術(shù)，這種技術(shù)自身不具備放射性，不僅不會(huì)出現(xiàn)二次污染，同時(shí)還可對(duì)污染物質(zhì)的轉(zhuǎn)化、生成以及遷移等過程實(shí)施有效地跟蹤，克服以往所存的各種缺陷，使分析結(jié)果更為可靠與穩(wěn)定，其中在眾多的同位素中，又以Pb同位素示蹤表現(xiàn)最為突出，且這種示蹤技術(shù)目前在沉積物重金屬污染源的研究中已獲得較為廣泛地應(yīng)用。

在自然界中，比較常見的同位素主要為四種，即204Pb、206Pb、207Pb以及208Pb，在這四種同位素中，后面三個(gè)分別為238U、235U以及232Th的衰變產(chǎn)物，其豐度會(huì)因時(shí)間的增長而逐步增加。而在204Pb的研究過程中，研究至今依舊未發(fā)現(xiàn)其存在放射性母體，對(duì)此從某種程度上來講，204Pb豐度一直處于不變的狀態(tài)。

來源不同的這些鉛同位素，其構(gòu)成也會(huì)存在一定的差異，而要想準(zhǔn)確判定這些鉛污染源，可通過鉛上述這四種同位素比率的測(cè)定，獲得相應(yīng)的信息，借助于信息的分析與研究，來進(jìn)行綜合判定。在多源污染的示蹤上，相對(duì)于其他研究方法而言，鉛同位素所存優(yōu)勢(shì)較為明顯，在其和重金屬進(jìn)行遷移時(shí)，其物理化學(xué)方面的條件所產(chǎn)生的變化并沒有有關(guān)聯(lián)，再加上鉛同位素自身豐度也比較高，且同位素的比值也較為穩(wěn)定，因此在研究過程中，有利于測(cè)定，同時(shí)受地質(zhì)化學(xué)方面的影響也相對(duì)比較小。通過鉛同位素自身所具指紋特征的利用，在研究過程中，只需將研究對(duì)象以及各可能源區(qū)鉛同位素的構(gòu)成等測(cè)定出來，就能將污染源正確地判斷出來，以此為重金屬污染治理工作提供更為有效且合理的參考依據(jù)。

1.2 數(shù)據(jù)處理的方式

在以往鉛同位素示蹤的研究中，所采用的比值主要為206Pb/207Pb，該比值在工業(yè)排放以及汽車尾氣這兩種鉛源的判別上較為困難，且易出現(xiàn)誤差。近年來，隨著信息技術(shù)水平的研究，研究的不斷深入，所用比值也得到了相應(yīng)的增加，如206Pb/207Pb、206Pb/204Pb、208Pb/204Pb以及207Pb/204Pb，借助于這些比值來實(shí)施綜合的探究，通過圖形的方式來描述并分析所測(cè)沉積物中鉛同位素的相關(guān)數(shù)據(jù)。除此之外，還可借助于一個(gè)較為簡單的同位素混合模型的利用，計(jì)算所測(cè)對(duì)象中過量鉛同位素的比值，在給定的區(qū)域范圍內(nèi)來尋找關(guān)于鉛污染源方面的線索。

近幾年，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的不斷加快，通過大量的研究與實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，借助于鉛同位素示蹤不僅能夠?qū)Τ练e物重金屬污染源進(jìn)行有效地判定，同時(shí)還可定量估算沉積物中這些不同來源重金屬的比例，從以往的定性研究轉(zhuǎn)變成為了定量表達(dá)。其中在估算與分析人為方面的重金屬污染源在沉積物中所占比例時(shí)，可借助于Pb同位素比值的應(yīng)用來實(shí)施，采取這種方式的主要原因就在于沉積物中的自然原來源Pb與人為來源Pb之間存在著一種平衡關(guān)系，即，在該公式中，Pbm、Pbanth以及Pbgeo分別為混合鉛、人為來源鉛以及地質(zhì)來源鉛，通過該公式的運(yùn)用，就可對(duì)沉積物中人為源重金屬鉛比例進(jìn)行有效地計(jì)算。

2 沉積物重金屬污染源鉛同位素示蹤的分析

由于沉積物自身所有的這些鉛同位素，其構(gòu)成存在很大的差別，不管是橫向分布，還是縱向分布，所存差異都比較明顯，再加上重金屬污染源較為復(fù)雜且存在二次污染，因此關(guān)于沉積物重金屬污染源中鉛同位素示蹤的研究，我國起步相對(duì)比較晚。目前在沉積物重金屬污染源鉛同位素示蹤的研究上，主要包括以下三個(gè)方面的內(nèi)容，即污染通量、污染源以及人為源比例，下面筆者就這三種示蹤進(jìn)行詳細(xì)地闡述。

第一，污染通量。在環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中，污染通量為一個(gè)不可獲取的重要指標(biāo)。借助于同位素示蹤技術(shù)的應(yīng)用，將同位素定年以及污染歷史等有機(jī)結(jié)合，就可較為容易地監(jiān)測(cè)各污染源污染通量。從近幾年關(guān)于污染通量的監(jiān)測(cè)結(jié)果來看，沉積物重金屬中鉛污染和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、含鉛汽油的應(yīng)用歷史有著很大的關(guān)系。

第二，污染源。借助于鉛的總濃度與同位素比值的運(yùn)用，不僅能夠?qū)ξ廴境潭纫约拔廴痉秶M(jìn)行有效地鑒別，同時(shí)還可對(duì)污染方式以及途徑等進(jìn)行有效示蹤。就目前就國內(nèi)外關(guān)于沉積物重金屬污染源的鉛同位素研究情況來看，國外在這方面的研究所涉及到的更多的是湖泊，比如Blais就湖泊底部沉積物鉛同位素構(gòu)成實(shí)施了測(cè)定，從研究的結(jié)果來看，相對(duì)于美國工業(yè)所排物鉛同位素所占比例而言，加拿大工業(yè)所排物鉛同位素所占比例要低很多。又如尚英男等學(xué)者借助于鉛同位素的應(yīng)用，對(duì)成都主要河流的表層沉積物鉛同位地球化學(xué)等進(jìn)行了研究，從研究的結(jié)果來看，成都市燃油端元以及燃煤端元物質(zhì)中鉛同位素構(gòu)成總特征為放射成因鉛高，其中燃煤明顯比燃油高，其污染物質(zhì)鉛主要來源于成都東郊熱電廠燃煤污染。通過這些研究結(jié)果來看，由于污染環(huán)境的這些物質(zhì)和其來源區(qū)污染物質(zhì)鉛同位素構(gòu)成大致一樣，因此，通過鉛同位素來進(jìn)行污染源的研究和分析，所獲結(jié)果較為理想。

第三，人為源比例。盡管近幾年關(guān)于沉積物鉛同位素示蹤發(fā)展比較迅速，但是從定量上來進(jìn)行人為源與自然原之間比例的厘定，其起步相對(duì)比較晚，且研究也比較少。就當(dāng)前現(xiàn)有的研究資料與結(jié)果來看，在河道沉積物中人為來源鉛所占比例非常大。

通過上述內(nèi)容的分析可知，就目前我國沉積物重金屬污染源鉛同位素示蹤的研究情況來看，盡管已獲得較為寶貴的研究經(jīng)驗(yàn)與科學(xué)的研究結(jié)果，但是在某些方面仍舊存在著一些問題與不足，即在研究過程中過分依賴樣品統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果，在實(shí)際研究中，定量主量元素的判定較為困難，再加上主量元素因時(shí)間的變化會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，而同位素的比率卻保持不變，因此很容易使結(jié)果出現(xiàn)偏移。針對(duì)這些問題，筆者認(rèn)為在今后研究的過程中，必須要加強(qiáng)我國鉛污染現(xiàn)狀與歷史的總結(jié)，同時(shí)還要充分利用各種示蹤技術(shù)，綜合應(yīng)用不同來源解析法，加強(qiáng)國家之間的合作，以此為沉積物重金屬污染源的研究和分析提供更為合理且科學(xué)的渠道以及方法。

參考文獻(xiàn)

[1] 余偉河，于瑞蓮，胡恭任，等.鉛鋅鎘同位素在土壤和沉積物重金屬污染溯源研究中的應(yīng)用進(jìn)展[J].有色金屬，2012（4）：57-62.

[2] 徐林波，高勤峰，董雙林，等.靖海灣重金屬污染及鉛穩(wěn)定同位素溯源研究[J].環(huán)境科學(xué)，2013，34（2）：476-483.

[3] 肖敏.沉積物重金屬污染源的鉛同位素示蹤研究[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2011，23（23）：322-323.

[4] 彭渤，唐曉燕，余昌訓(xùn)，等.湘江入湖河段沉積物重金屬污染及其Pb同位素地球化學(xué)示蹤[J].地質(zhì)學(xué)報(bào)，2011，85（2）：282-299.

[5] 楊紅梅，段桂玲，童喜潤，等.荊州市郊主要農(nóng)產(chǎn)品中鉛來源的同位素示蹤研究[J].地球化學(xué)，2012，41（6）：576-584.

[6] 林文芳，張凡，王德利，等.利用鉛同位素比值示蹤中國近海沉積物鉛人為污染及自然來源[C]//2012年全國同位素地質(zhì)新技術(shù)新方法與應(yīng)用學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集.2012：35-35.

摘 要：從以往國內(nèi)外環(huán)境污染的研究情況來看，在研究過程中所注重的更多的是污染程度這一方面的內(nèi)容，對(duì)于污染來源的研究并不是重視。近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的加快，信息技術(shù)水平的提高，對(duì)于城市生態(tài)環(huán)境的建設(shè)也越來越重視和關(guān)注。下面筆者就沉積物金屬污染源的鉛同位素示蹤進(jìn)行研究和分析。

關(guān)鍵詞：沉積物 重金屬 污染源 鉛同位素 示蹤

中圖分類號(hào)：X5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）02（a）-0017-02

從近幾年來，國內(nèi)外沉積物重金屬污染源的研究情況與結(jié)果來看，通過鉛同位素構(gòu)成以及其特征的研究和分析，在重金屬遷移行為與軌跡上，又有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也證明了在沉積物重金屬污染來源的判別上鉛同位素示蹤技術(shù)所具有的作用，借助于該技術(shù)的應(yīng)用，不僅能夠有效彌補(bǔ)研究中所存在的不足，同時(shí)還可為生態(tài)環(huán)境的建設(shè)提供更為合理且有效的途徑。下面文章就鉛同位素示蹤原理與有關(guān)數(shù)據(jù)處理方式進(jìn)行研究和分析，在此基礎(chǔ)上，就沉積物重金屬污染源的鉛同位素示蹤進(jìn)行總結(jié)，基于之前在研究工作中所存缺陷和問題的分析，并指出了以后沉積物重金屬污染源研究的重點(diǎn)。

1 鉛同位素示蹤的概述

1.1 原理

在以往的研究中，針對(duì)沉積物重金屬污染源的來源，研究人員已分別從同位素地球化學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、元素特征所存形式、微量元素自身的比值、元素組合以及物理化學(xué)參數(shù)等角度實(shí)施了更為深入的分析以及研究，而這些方法也在各時(shí)期發(fā)揮了非常重要的功能。但是總的來講，在沉積物重金屬污染源的研究中，最為有效的一種方式應(yīng)該為同位素示蹤技術(shù)，特別是穩(wěn)定的同位素示蹤。由于在傳統(tǒng)污染源的分析中，在采樣、分析以及提取污染物中某些化學(xué)構(gòu)成物質(zhì)時(shí)，容易出現(xiàn)降解使得分析結(jié)果出現(xiàn)誤差，因此，為使這種誤差能夠得到有效地消除，各研究人員也加大了解析方式的研究，研究出了一種新的研究方式，即同位素示蹤技術(shù)，這種技術(shù)自身不具備放射性，不僅不會(huì)出現(xiàn)二次污染，同時(shí)還可對(duì)污染物質(zhì)的轉(zhuǎn)化、生成以及遷移等過程實(shí)施有效地跟蹤，克服以往所存的各種缺陷，使分析結(jié)果更為可靠與穩(wěn)定，其中在眾多的同位素中，又以Pb同位素示蹤表現(xiàn)最為突出，且這種示蹤技術(shù)目前在沉積物重金屬污染源的研究中已獲得較為廣泛地應(yīng)用。

在自然界中，比較常見的同位素主要為四種，即204Pb、206Pb、207Pb以及208Pb，在這四種同位素中，后面三個(gè)分別為238U、235U以及232Th的衰變產(chǎn)物，其豐度會(huì)因時(shí)間的增長而逐步增加。而在204Pb的研究過程中，研究至今依舊未發(fā)現(xiàn)其存在放射性母體，對(duì)此從某種程度上來講，204Pb豐度一直處于不變的狀態(tài)。

來源不同的這些鉛同位素，其構(gòu)成也會(huì)存在一定的差異，而要想準(zhǔn)確判定這些鉛污染源，可通過鉛上述這四種同位素比率的測(cè)定，獲得相應(yīng)的信息，借助于信息的分析與研究，來進(jìn)行綜合判定。在多源污染的示蹤上，相對(duì)于其他研究方法而言，鉛同位素所存優(yōu)勢(shì)較為明顯，在其和重金屬進(jìn)行遷移時(shí)，其物理化學(xué)方面的條件所產(chǎn)生的變化并沒有有關(guān)聯(lián)，再加上鉛同位素自身豐度也比較高，且同位素的比值也較為穩(wěn)定，因此在研究過程中，有利于測(cè)定，同時(shí)受地質(zhì)化學(xué)方面的影響也相對(duì)比較小。通過鉛同位素自身所具指紋特征的利用，在研究過程中，只需將研究對(duì)象以及各可能源區(qū)鉛同位素的構(gòu)成等測(cè)定出來，就能將污染源正確地判斷出來，以此為重金屬污染治理工作提供更為有效且合理的參考依據(jù)。

1.2 數(shù)據(jù)處理的方式

在以往鉛同位素示蹤的研究中，所采用的比值主要為206Pb/207Pb，該比值在工業(yè)排放以及汽車尾氣這兩種鉛源的判別上較為困難，且易出現(xiàn)誤差。近年來，隨著信息技術(shù)水平的研究，研究的不斷深入，所用比值也得到了相應(yīng)的增加，如206Pb/207Pb、206Pb/204Pb、208Pb/204Pb以及207Pb/204Pb，借助于這些比值來實(shí)施綜合的探究，通過圖形的方式來描述并分析所測(cè)沉積物中鉛同位素的相關(guān)數(shù)據(jù)。除此之外，還可借助于一個(gè)較為簡單的同位素混合模型的利用，計(jì)算所測(cè)對(duì)象中過量鉛同位素的比值，在給定的區(qū)域范圍內(nèi)來尋找關(guān)于鉛污染源方面的線索。

近幾年，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的不斷加快，通過大量的研究與實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，借助于鉛同位素示蹤不僅能夠?qū)Τ练e物重金屬污染源進(jìn)行有效地判定，同時(shí)還可定量估算沉積物中這些不同來源重金屬的比例，從以往的定性研究轉(zhuǎn)變成為了定量表達(dá)。其中在估算與分析人為方面的重金屬污染源在沉積物中所占比例時(shí)，可借助于Pb同位素比值的應(yīng)用來實(shí)施，采取這種方式的主要原因就在于沉積物中的自然原來源Pb與人為來源Pb之間存在著一種平衡關(guān)系，即，在該公式中，Pbm、Pbanth以及Pbgeo分別為混合鉛、人為來源鉛以及地質(zhì)來源鉛，通過該公式的運(yùn)用，就可對(duì)沉積物中人為源重金屬鉛比例進(jìn)行有效地計(jì)算。

2 沉積物重金屬污染源鉛同位素示蹤的分析

由于沉積物自身所有的這些鉛同位素，其構(gòu)成存在很大的差別，不管是橫向分布，還是縱向分布，所存差異都比較明顯，再加上重金屬污染源較為復(fù)雜且存在二次污染，因此關(guān)于沉積物重金屬污染源中鉛同位素示蹤的研究，我國起步相對(duì)比較晚。目前在沉積物重金屬污染源鉛同位素示蹤的研究上，主要包括以下三個(gè)方面的內(nèi)容，即污染通量、污染源以及人為源比例，下面筆者就這三種示蹤進(jìn)行詳細(xì)地闡述。

第一，污染通量。在環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中，污染通量為一個(gè)不可獲取的重要指標(biāo)。借助于同位素示蹤技術(shù)的應(yīng)用，將同位素定年以及污染歷史等有機(jī)結(jié)合，就可較為容易地監(jiān)測(cè)各污染源污染通量。從近幾年關(guān)于污染通量的監(jiān)測(cè)結(jié)果來看，沉積物重金屬中鉛污染和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、含鉛汽油的應(yīng)用歷史有著很大的關(guān)系。

第二，污染源。借助于鉛的總濃度與同位素比值的運(yùn)用，不僅能夠?qū)ξ廴境潭纫约拔廴痉秶M(jìn)行有效地鑒別，同時(shí)還可對(duì)污染方式以及途徑等進(jìn)行有效示蹤。就目前就國內(nèi)外關(guān)于沉積物重金屬污染源的鉛同位素研究情況來看，國外在這方面的研究所涉及到的更多的是湖泊，比如Blais就湖泊底部沉積物鉛同位素構(gòu)成實(shí)施了測(cè)定，從研究的結(jié)果來看，相對(duì)于美國工業(yè)所排物鉛同位素所占比例而言，加拿大工業(yè)所排物鉛同位素所占比例要低很多。又如尚英男等學(xué)者借助于鉛同位素的應(yīng)用，對(duì)成都主要河流的表層沉積物鉛同位地球化學(xué)等進(jìn)行了研究，從研究的結(jié)果來看，成都市燃油端元以及燃煤端元物質(zhì)中鉛同位素構(gòu)成總特征為放射成因鉛高，其中燃煤明顯比燃油高，其污染物質(zhì)鉛主要來源于成都東郊熱電廠燃煤污染。通過這些研究結(jié)果來看，由于污染環(huán)境的這些物質(zhì)和其來源區(qū)污染物質(zhì)鉛同位素構(gòu)成大致一樣，因此，通過鉛同位素來進(jìn)行污染源的研究和分析，所獲結(jié)果較為理想。

第三，人為源比例。盡管近幾年關(guān)于沉積物鉛同位素示蹤發(fā)展比較迅速，但是從定量上來進(jìn)行人為源與自然原之間比例的厘定，其起步相對(duì)比較晚，且研究也比較少。就當(dāng)前現(xiàn)有的研究資料與結(jié)果來看，在河道沉積物中人為來源鉛所占比例非常大。

通過上述內(nèi)容的分析可知，就目前我國沉積物重金屬污染源鉛同位素示蹤的研究情況來看，盡管已獲得較為寶貴的研究經(jīng)驗(yàn)與科學(xué)的研究結(jié)果，但是在某些方面仍舊存在著一些問題與不足，即在研究過程中過分依賴樣品統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果，在實(shí)際研究中，定量主量元素的判定較為困難，再加上主量元素因時(shí)間的變化會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，而同位素的比率卻保持不變，因此很容易使結(jié)果出現(xiàn)偏移。針對(duì)這些問題，筆者認(rèn)為在今后研究的過程中，必須要加強(qiáng)我國鉛污染現(xiàn)狀與歷史的總結(jié)，同時(shí)還要充分利用各種示蹤技術(shù)，綜合應(yīng)用不同來源解析法，加強(qiáng)國家之間的合作，以此為沉積物重金屬污染源的研究和分析提供更為合理且科學(xué)的渠道以及方法。

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